某型船舶錨裝置優(yōu)化改進(jìn)研究

王東濤，童小衛(wèi)

（1. 海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，上海 200129；2. 滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

某型船舶錨裝置優(yōu)化改進(jìn)研究

王東濤1，童小衛(wèi)2

（1. 海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室，上海 200129；2. 滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

某型船舶的錨裝置在拋錨時(shí)分別出現(xiàn)了錨不能初始下滑和錨桿卡滯在錨鏈筒內(nèi)等問(wèn)題，通過(guò)錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優(yōu)化改進(jìn)，使問(wèn)題得以解決，取得了滿意的效果。

大抓力錨；錨卸扣；錨鏈筒；錨唇；錨穴

0 引言

船舶錨裝置是實(shí)現(xiàn)船舶錨泊的所有設(shè)備和裝置的總稱，它由錨、錨鏈、錨鏈筒、錨唇、掣動(dòng)和固定裝置、錨機(jī)等組成，典型的船舶錨裝置布置圖如圖 1所示[1]。由于大抓力錨的質(zhì)量相對(duì)較輕，約為其它普通錨重的 75%，為減輕整套錨裝置的質(zhì)量，許多船舶優(yōu)先選用大抓力錨作為艏錨和邊錨。AC-14大抓力錨是目前國(guó)際上獲得認(rèn)可的大抓力錨，且AC-14大抓力錨能適應(yīng)各種泥、砂底質(zhì)，穩(wěn)定性好，收藏方便[1]，但在新造船舶實(shí)際的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，也發(fā)現(xiàn)存在很多設(shè)計(jì)上的難點(diǎn)和問(wèn)題。某型船舶采用國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T3972-2005[2]）的 AC-14大抓力錨作為艏錨，該型首制船的錨裝置在碼頭系泊試驗(yàn)時(shí)，分別出現(xiàn)了在拋錨過(guò)程中錨不能初始下滑和錨桿卡滯在錨鏈筒內(nèi)等問(wèn)題，由于此時(shí)錨裝置已訂貨并制造，在錨鏈筒處船體結(jié)構(gòu)與外板已開(kāi)孔，錨鏈筒已安裝，若要對(duì)錨裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)改進(jìn)，工作量和難度都很大，時(shí)間上也不允許。經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通后，通過(guò)認(rèn)真分析研究，對(duì)錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，最終使落錨獲得成功，避免了大的返工，確保了研制工程的質(zhì)量和進(jìn)度，取得了滿意的效果。

1 主要問(wèn)題和原因分析

1.1 主要問(wèn)題

1）錨桿卡滯在錨鏈筒內(nèi)

圖1 船舶錨裝置側(cè)視圖

一般新型船舶的首制船應(yīng)制作錨裝置的錨、錨鏈筒及其凸緣、錨穴等操作模型，并按錨裝置的設(shè)計(jì)布置和角度等進(jìn)行木模拉錨試驗(yàn)，驗(yàn)證它們與艏部線型的配合尺寸及安裝位置的合理性、正確性，以保證錨能順利收放。某型船舶錨裝置的原設(shè)計(jì)方案中錨鏈筒傾斜角度α1（錨鏈筒中心線與水平線的夾角）為35°，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，該角度偏小，會(huì)阻礙落錨。與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通后，該型首制船在木模拉錨試驗(yàn)時(shí)，將α1調(diào)整為36°，錨（木模）能順利下滑，但在錨裝置碼頭系泊試驗(yàn)時(shí)，錨下滑一定距離后，錨桿端部（錨卸扣）抵住錨鏈筒上表面，出現(xiàn)了阻錨現(xiàn)象。

2）錨不能初始下滑

在碼頭系泊試驗(yàn)過(guò)程中，錨收到位后，偶爾會(huì)出現(xiàn)錨鏈完全放松后，錨不能靠自身重力下滑，當(dāng)起錨終速度較大時(shí)，發(fā)生卡錨的機(jī)會(huì)也越大，頻繁多次收緊、放松錨鏈，錨仍然不能下滑，需用撬棒施加外力后，才能下滑。

3）在碼頭系泊試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)錨桿卡滯在錨唇鑄鋼件處。

4）在木模拉錨試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)錨爪在收入錨穴端板后，沒(méi)有完全固定住，錨爪會(huì)晃動(dòng)。

1.2 原因分析

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，反復(fù)觀察，并進(jìn)行了具體的分析研究后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的主要原因有以下幾個(gè)方面：

1）當(dāng)錨鏈筒傾斜角度α1（錨鏈筒中心線與水平線的夾角）小于36°時(shí)，錨在下滑過(guò)程中，錨自重產(chǎn)生的下滑力偏小，其自重產(chǎn)生的下滑力分量不足以克服錨桿及錨卸扣與錨鏈筒之間產(chǎn)生的摩擦力，錨不能依靠自重下滑，會(huì)導(dǎo)致拋錨困難，以往建造的其它船舶就出現(xiàn)過(guò)此類情況；

2）錨鏈筒直徑與錨桿及錨卸扣大小尺寸不匹配，錨桿和錨卸扣尺寸過(guò)大，而錨鏈筒直徑偏小。與等重的普通錨相比，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的AC-14大抓力錨的錨桿尺寸較大，該型船舶的錨鏈筒直徑為φ320mm，落錨過(guò)程中，錨在下滑一定距離后，錨桿端部抵住錨鏈筒上表面；與錨桿適配的錨卸扣尺寸偏大，AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣與標(biāo)準(zhǔn)的錨卸扣（GB/T 547-1994[3]）存在一定差異，相對(duì)來(lái)說(shuō)，顯得較寬較短。以1845kg的AC-14大抓力錨為例，其自帶錨卸扣寬299mm，而對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)錨卸扣a16的寬度為256mm，如圖 2、圖 3所示（圖中的尺寸單位為mm）。錨卸扣變寬導(dǎo)致其較易與錨鏈筒接觸，從而增加與錨鏈筒內(nèi)壁的摩擦力，對(duì)拋錨不利；

3）由于錨唇放樣前突不夠，使錨進(jìn)入錨穴的過(guò)程中，錨爪先與錨穴頂板接觸，然后錨冠與錨唇接觸，造成錨爪與錨穴頂板之間存在一定的作用力，導(dǎo)致錨爪與錨桿夾住錨穴頂板與錨鏈筒，使錨不能依靠自身重力下滑；

圖2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的AC-14大抓力錨[2]

圖3 國(guó)外AC-14大抓力錨[5]

4）錨唇設(shè)計(jì)不合理。在落錨過(guò)程中，錨桿卡在錨唇的加強(qiáng)鑄鋼件處，導(dǎo)致錨無(wú)法下落；

5）錨爪收回錨穴時(shí)與錨穴端板有一定的距離，錨穴端板不能牢固固定住錨爪。

2 改進(jìn)研究

經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通后，決定采取通過(guò)對(duì)錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優(yōu)化改進(jìn)來(lái)解決卡錨等問(wèn)題。

2.1 錨鏈筒

經(jīng)實(shí)船勘驗(yàn)，錨裝置的錨、錨卸扣、錨鏈筒、錨穴和錨唇等都已制作、安裝完畢，且都符合施工圖紙要求。由于錨桿端部抵住錨鏈筒上表面的主要原因是錨鏈筒直徑與錨桿及錨卸扣大小尺寸不匹配（錨桿和錨卸扣尺寸過(guò)大、而錨鏈筒直徑過(guò)小），因此需采取減小錨桿和錨卸扣的尺寸或放大錨鏈筒直徑的方法來(lái)解決。船舶的錨裝置設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)《舾裝數(shù)計(jì)算書》計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選取。如果減小錨桿的尺寸，將不能滿足以上規(guī)定和要求；而采取直接放大錨鏈筒直徑的方法，雖然能解決該問(wèn)題，但是錨鏈筒開(kāi)孔處的艏部船體線型非常復(fù)雜，工作量和難度都很大。因此，采取對(duì)錨鏈筒進(jìn)行局部修改的措施，主要是通過(guò)加大錨鏈筒中間部分的直徑，將原來(lái)直徑 320mm的圓筒改成440mm×320mm的腰圓，該方法不需重新制作錨鏈筒，也無(wú)需對(duì)外板、船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大改動(dòng)，避免了放樣、切割、裝焊等大量返工工作。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，卡錨處距錨鏈筒在 1甲板的出口距離約為1400mm，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，并對(duì)卡滯點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如下：1400mm（3次），1500mm（3次），1600mm（2次），以上距離均為卡滯點(diǎn)距錨鏈筒上半部與 1甲板交點(diǎn)的尺寸。根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果，確定錨鏈筒改進(jìn)方案，如圖4所示。

從圖 5實(shí)船錨鏈筒圖片中可以看出，該改進(jìn)方案無(wú)需改動(dòng)外板和其它船舶構(gòu)件，可以在實(shí)船上實(shí)施。經(jīng)過(guò)修改的局部錨鏈筒直徑明顯加大，并且過(guò)渡合理，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明，錨桿端部不再與錨鏈筒上表面發(fā)生碰撞。

圖4 錨鏈筒改進(jìn)方案示意圖

圖5 實(shí)船錨鏈筒圖

2.2 錨卸扣

該型船舶 AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣尺寸較大，也是造成卡錨的原因之一，該錨卸扣的具體尺寸見(jiàn)圖 6。該船錨重 1080kg，如果選用普通錨，其重應(yīng)為 1440kg（1080kg/0.75=1440kg）。根據(jù)錨卸扣標(biāo)準(zhǔn)（GB/T547-94），應(yīng)選用規(guī)格為a14的錨卸扣，具體尺寸見(jiàn)圖7。在保證錨卸扣強(qiáng)度滿足要求的情況下，設(shè)計(jì)出外部尺寸同a14、內(nèi)部尺寸能與1080kg大抓力錨錨桿匹配的錨卸扣。通過(guò)減小錨卸扣外部尺寸，可增加錨下滑過(guò)程中錨桿中心線與水平面的夾角，增大錨自重沿錨下滑方向的分量，有利于錨的下滑。

2.3 錨唇

解決了錨桿端部抵住錨鏈筒上表面的問(wèn)題后，在錨桿下落至錨鏈筒與錨唇連接處時(shí)，又卡在錨唇（鑄鋼件）上?？ㄗ″^桿的鑄鋼件（錨唇上卡住錨桿的部位如圖8中波浪線處所示）約為90mm，通過(guò)與設(shè)計(jì)單位的溝通，確認(rèn)割除該部分鑄鋼件不會(huì)對(duì)主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，割除后通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)證明，錨桿不再與錨唇發(fā)生碰撞，這一問(wèn)題得到了徹底解決。

2.4 錨穴和錨唇

經(jīng)實(shí)船勘驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在錨進(jìn)入錨穴的過(guò)程中，錨爪先與錨穴頂板接觸，然后錨冠與錨唇接觸，錨爪及錨穴頂板上接觸處有特別明顯的劃痕。反復(fù)觀察錨進(jìn)入錨穴后的運(yùn)動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)錨到位瞬間錨爪先與錨穴頂板接觸，在錨機(jī)拉力作用下，錨進(jìn)一步往錨鏈筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，直至錨冠與錨唇接觸使錨收緊固定。在此過(guò)程中，錨爪住與錨穴頂板之間存在較大的擠壓力，使錨“卡”在錨穴內(nèi)，再次放錨時(shí)錨的自重?zé)o法克服該“擠壓力”，造成卡錨。

圖6 AC-14大抓力錨自帶的錨卸扣尺寸

圖7 a14錨卸扣的具體尺寸

圖8 錨唇上卡住錨桿的部位

經(jīng)過(guò)研究，決定在錨唇上增加一塊墊板，如圖 9所示，并對(duì)鑄鋼閘刀鏈器的安裝位置相應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使錨進(jìn)入錨穴的過(guò)程中，錨冠先與錨唇接觸，然后錨爪翻轉(zhuǎn)貼緊錨唇頂板，避免錨爪與錨穴頂板出現(xiàn)擠壓。

圖9 在錨唇上增加墊板的位置圖

2.5 錨穴端板

船舶航行過(guò)程中，遇到風(fēng)浪較大的情況時(shí)，錨爪如果固定不牢，會(huì)與船體產(chǎn)生碰撞，產(chǎn)生巨大的噪音，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞船舶的結(jié)構(gòu)，因此，在錨穴中一般都會(huì)安裝一塊錨穴端板來(lái)固定錨爪，這樣即使在大風(fēng)浪的情況下，依然可以確保其牢固的固定在錨穴處。原設(shè)計(jì)方案中，錨穴端板沒(méi)有完全固定住錨爪。將錨穴端板向船艏方向平移了60mm后，錨爪在收入到錨穴端板后，使其正好卡住錨爪，將錨爪牢固的固定住，解決了錨爪搖晃的問(wèn)題，如圖10所示。

圖10 實(shí)船上的錨穴端板

3 結(jié)論

經(jīng)試驗(yàn)和交付后使用證明，通過(guò)錨鏈筒、錨卸扣、錨穴和錨唇等的優(yōu)化改進(jìn)，某型船舶的錨裝置的問(wèn)題得到徹底解決。在后續(xù)同類型船的錨裝置改進(jìn)中，該方法得到了推廣應(yīng)用，其它船廠在解決相似的錨裝置問(wèn)題時(shí)，也都取得了滿意的效果。

經(jīng)了解，其它型號(hào)的船舶錨裝置的設(shè)計(jì)也出現(xiàn)過(guò)類似的問(wèn)題，因此，選用大抓力錨作為船舶錨裝置的艏錨時(shí)，大抓力錨錨桿及錨卸扣的尺寸、錨鏈筒傾斜角度α1等涉及錨收放的設(shè)計(jì)問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視，在選取錨鏈筒的直徑時(shí)，建議在經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，錨鏈筒傾斜角度α1也宜取36°或適當(dāng)加大。

[1] 楊洪剛, 黃廣明, 孫寶國(guó), 李松玲. 水面艦船錨裝置設(shè)計(jì)[J]. 艦船工程, 2013(S1): 78-81, 162.

[2] CB/T 3972-2005. AC-14大抓力錨[S]. 北京: 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì), 2005.

[3] GB/T 547-1994. 錨卸扣[S]. 北京: 國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局, 1994.

[4] 鎮(zhèn)江漢森. AC-14大抓力全平衡錨[OL] .http://gb.zjhansen.com.

[5] 陳金發(fā). 船舶錨鏈筒的設(shè)計(jì)和放樣[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 1978.

[6] 中國(guó)船級(jí)社. 鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

[7] 中國(guó)船舶工業(yè)總公司. 船舶設(shè)計(jì)使用手冊(cè)[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2002.

A Certain Type of Ship's Anchor Device Optimization Improvement Research

WANG Dong-tao1, TONG Xiao-wei2
(1. Navy Representative Office at Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China;2. Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

Anchor device of a ship cannot be initially dropt and the bolt is stuck in the hawse pipe.Aiming to solve such problems, the hawse pipe, anchor shackle, anchor pit and anchor mouth are optimized. Satisfactory results are achieved.

high holding power anchor; anchor shackle; hawse pipe; anchor mouth; anchor pit

U664.4

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.06.009

王東濤（1967-），男，高級(jí)工程師，研究方向：艦船總體建造。